تثبت الدراسة أن الثقوب السوداء لها “منطقة غمس”، كما توقع أينشتاين

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بمعلومات عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي وغير ذلك الكثير..

سي إن إن
—

لقد كان ألبرت أينشتاين على حق: هناك منطقة على حافة الثقوب السوداء حيث لا يمكن للمادة أن تبقى في مدارها وتسقط فيه، كما تنبأت نظريته في الجاذبية.

استخدام التلسكوبات القادرة على الكشف وقال الباحث أندرو موميري، المؤلف الرئيسي للدراسة: “لقد تجاهلنا هذه المنطقة لأنه لم يكن لدينا بيانات”. يذاكر نشرت يوم الخميس في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. “ولكن الآن بعد أن عرفنا ذلك، لا يمكننا تفسيره بأي طريقة أخرى.”

هذه ليست المرة الأولى التي تساعد فيها الثقوب السوداء في تأكيد نظرية أينشتاين الكبرى، والمعروفة أيضًا باسم النسبية العامة. وكانت الصورة الأولى للثقب الأسود، التي التقطت في عام 2019، قد عززت بالفعل الفرضية الأساسية لعالم الفيزياء الثوري بأن الجاذبية هي مجرد مادة تعمل على ثني نسيج الزمكان.

وقد أثبتت العديد من تنبؤات أينشتاين الأخرى صحتها على مر السنين. فيما بينها موجات الجاذبية والحد الأقصى للسرعة العالمية. وقالت موميري، الباحثة في ليفرهولمي-بيرلز في قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد في المملكة المتحدة: “إنه رجل من الصعب المراهنة عليه في هذه المرحلة”.

“لقد اخترنا هذا على وجه التحديد – كانت هذه هي الخطة دائمًا. قال موميري: “لقد تحدثنا لفترة طويلة حقًا حول ما إذا كنا سنتمكن من العثور عليه يومًا ما”. “كان الناس يقولون إن ذلك سيكون مستحيلا، لذا فإن التأكد من وجوده أمر مثير حقا.”

ويقع الثقب الأسود المرصود في نظام يسمى MAXI J1820+070، ويتكون من نجم أصغر من الشمس والثقب الأسود نفسه، مُقدَّر عند 7 إلى 8 كتل شمسية. استخدم علماء الفلك التلسكوبات الفضائية NuSTAR وNICER التابعة لناسا لجمع البيانات وفهم كيفية سحب الغاز الساخن، المسمى البلازما، من النجم إلى الثقب الأسود.

NuSTAR هو اختصار لمصفوفة التلسكوب الطيفي النووي، والتي تدور حول الأرضويقع NICER، المعروف سابقًا باسم مستكشف التركيب الداخلي للنجم النيوتروني، في محطة الفضاء الدولية.

وقال موميري: “حول هذه الثقوب السوداء توجد أقراص مدارية كبيرة من المواد (من النجوم القريبة).” “معظمها مستقر، مما يعني أنها يمكن أن تتحرك بحرية. إنه مثل النهر، في حين أن المنطقة الغارقة تشبه حافة الشلال: فقد ذهب كل دعمك وتحطمت رأسك. وأضاف: “معظم ما يمكنك رؤيته هو النهر، ولكن هناك هذه المنطقة الصغيرة في النهاية، وهي في الأساس ما وجدناه”، مشيراً إلى أنه على الرغم من ملاحظة “النهر” على نطاق واسع، إلا أنه أول دليل على وجود نهر. وجود النهر. “تتالي.”

على عكس أفق الحدث، الذي هو أقرب إلى مركز الثقب الأسود ولا يسمح لأي شيء بالهروب، بما في ذلك الضوء والإشعاع، في “منطقة الغمس” لا يزال بإمكان الضوء الهروب، لكن الأمر محكوم بالجاذبية القوية، مومري. يشرح.

يمكن أن تساعد نتائج الدراسة علماء الفلك على فهم تكوين وتطور الثقوب السوداء بشكل أفضل. وقال مومري: “يمكننا أن نتعرف عليها حقًا من خلال دراسة هذه المنطقة، لأنها تقع على الحافة مباشرة، لذا فهي توفر لنا أكبر قدر من المعلومات”.

الشيء الوحيد المفقود من الدراسة هو الصورة الفعلية للثقب الأسود، لأنه صغير جدًا وبعيد جدًا. لكن فريقًا آخر من باحثي أكسفورد يعمل على شيء أفضل من الصورة: أول فيلم لثقب أسود. ولتحقيق ذلك، سيتعين على الفريق أولاً بناء مرصد جديد تلسكوب ملليمتر أفريقيا في ناميبيا، والتي تأمل موميري في نشرها عبر الإنترنت في غضون عقد من الزمن. وسيسمح التلسكوب، الذي سينضم إلى التعاون الدولي Event Horizon Telescope الذي التقط الصورة الرائدة للثقب الأسود في عام 2019، للعلماء بمراقبة وتصوير الثقوب السوداء الكبيرة في مركز درب التبانة وخارجها.

ووفقا لكريستوفر رينولدز، أستاذ علم الفلك في جامعة ميريلاند في كوليدج بارك، فإن العثور على دليل ملموس على “منطقة الغمس” يعد خطوة مهمة ستسمح للعلماء بتحسين نماذج كيفية تصرف المادة المحيطة بالثقب الأسود بشكل كبير. وقال رينولدز، الذي لم يشارك في الدراسة: “على سبيل المثال، يمكن استخدامه لقياس سرعة دوران الثقب الأسود”.

دان ويلكنز، عالم الأبحاث في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا، يصف هذا بالتطور المثير ويشير إلى ذلك وفي عام 2018، حدث انفجار ساطع للغاية ضوء قادم من أحد الثقوب السوداء في مجرتنا، ويرتبط بفائض من الأشعة السينية عالية الطاقة.

وقال ويلكنز، الذي لم يشارك أيضًا في الدراسة: “لقد افترضنا في ذلك الوقت أن هذا الفائض جاء من مادة ساخنة في منطقة الغوص، لكن لم يكن لدينا تنبؤ نظري كامل لما سيبدو عليه هذا الانبعاث”. دراسة جديدة.

وأضاف أن هذه الدراسة تجري هذه الحسابات بالفعل، باستخدام نظرية أينشتاين للجاذبية للتنبؤ بما ستبدو عليه الأشعة السينية المنبعثة من المواد الموجودة في “منطقة الغوص” حول الثقب الأسود، ومقارنتها ببيانات من هذا الانفجار الضوئي في عام 2018 .

قال ويلكنز: “سيكون هذا مكانًا رئيسيًا للاكتشاف خلال العقد المقبل، حيث نتطلع إلى الجيل التالي من تلسكوبات الأشعة السينية التي ستمنحنا قياسات أكثر تفصيلاً للمناطق الأعمق خارج آفاق حدث الثقب الأسود مباشرةً.